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Virtuallab软件—超越光线追迹的光学模拟 7月18-21日 上海 课程讲师：讯技光电资深工程师 课程形式：小班授课，通过理论结合实际方式讲授与学员互动式教学，教材与PPT同步教学。 Optical modeling beyond ray tracing超越光线追迹的光学模拟 现代光学系统包含了大量不同的光学元件，例如折射透镜、衍射透镜、混合透镜、菲涅尔透镜和渐变折射率透镜，还包括衍射光学元件，如：扩散器、光束整形器、衍射光束分束器、计算机全息图、相位板、光栅、自由表面元件和微透镜阵列。另外，系统中可能涉及到具有不同特性的光源，譬如不同的相干度、颜色和偏振性。目前还没有一种单一的算法可以实现对包含常规光学元件、微结构以及纳米结构元件的混合系统进行模拟。对于微结构、纳米结构的元件，光线追迹虽然很快，但是不够精确。一般来说，严格的麦克斯韦方程求解算法如有限元算法（FEM）可以模拟计算所有的元件，但是涉及到整个系统的模拟计算时，就会对计算机性能提出过高的要求（即使考虑到计算机技术的最新发展）。除了计算机技术限制外，在传播中只利用麦克斯韦方程求解来模拟传播也是不合理的，例如：一束激光在通过透镜时就不宜采用麦克斯韦方程来求解。对于系统的不同元件选择合适的模拟技术可以更加高效和准确地进行系统分析，例如：一束激光经过透镜时用几何光学方法模拟；在焦点处用瑞利索墨非积分来模拟；聚焦过程中在一些微结构处散射效应可以用有限元法来模拟。在现代光学里，我们会遇到许多上述情形。在所有这些情形里，需要有一个关于多样化的建模技术的平滑组合。这就要求有一个统一起来的光学模拟方法。场追迹正是用来应对这一挑战的。 软件介绍： VirtualLab™是市场上唯一一个统一化的光学建模与分析平台，该平台保证了所有光源模拟和通过光学元件任意传播方式的完全兼容。  课程描述： 本课程主要针对以前使用过或者是完全没有使用过VirtualLab™5.8 或以前版本的客户。主要是介绍怎样使用场追迹对光的传播建模，VirtualLab™用户界面和使用光路流程图对光学系统建模。此外，将讲解微光学和激光系统的设计与分析。 课程大纲： 1.VirtualLab™软件概况和基本操作简介 VirtualLab的菜单、视图简介。 VirtualLab建模方式、视图、数据数组、优化和参数运行等基本模块简介。 VirtualLab的数值取样方法的简介。 2.VirtualLab光学系统建模简介-光源 VirtualLab的光源库，包含基本光源、部分相干光源和可编程光源等。 部分相干光源建模：复色光源、系列简谐波的时间和空间相干性。 部分空间相干光源建模：准分子激光光束、LED、多模激光光束、超短脉冲激光。 光源的色彩显示（复色光、单色光）和光源的波长定义及波段。 3.VirtualLab光学系统建模简介-元件 VirtualLab的元件定义方式：通过面与面的组合来定义光学元件。 VirtualLab的元件定位方式：偏移和倾斜 VirtualLab的元件库简介----理想元件。 VirtualLab的元件库简介----实际元件。 VirtualLab的元件库简介----可编程元件。 VirtualLab的面型库介绍----各种球面与非球面、周期和非周期表面、离散与高度棱廓表面、菲涅尔表面等。 VirtualLab的材料库简介----丰富的材料库且可以直接设置材料的各种属性，包含肖特、豪雅、康宁、成都光学和X射线的材料等，支持材料数据导入、自定义（Vd & n-k）和编程材料。 VirtualLab材料库的材料本身属性的定义，包括其吸收系数、材料运行的波段设置等。 VirtualLab的膜层库简介----丰富的膜系库（AR、HR），同时软件还提供一个基本的薄膜材料库，提供常见的薄膜材料，支持用户自己设计膜系。膜层库支持Macleod模型数据导入。 4.VirtualLab光学系统建模简介-光场质量评测 VirtualLab提供了三种方式来评测光学系统的光场质量：虚拟屏、探测器、分析器。 VirtualLab光场评测之虚拟屏简介。 VirtualLab光场评测之探测器简介。 VirtualLab光场评测之分析器简介。 支持自定义和编程的探测器添加。 5.VirtualLab支持的编程语言与数据导入、导出接口 VirtualLab支持C#和Matlab语言设计数据导入。 VirtualLab支持CodeV、ZEMAX、LASCAD设计好的数据模型导入，并可以对其进行二次设计和分析。 VirtualLab支持Bitmaps、ASCII、ptf类型数据文件导入。 VirtualLab支持GDSII，bitmap、ASCII和GDSII的数据输出格式。 6.VirtualLab基本工具箱应用----微光学系统、基本光学系统的建模与分析 VirtualLab建模的数值分析与取样技术。 VirtualLab的场追迹和光线追迹比较。 VirtualLab基本工具箱的建模与分析特点。 近轴和实际透镜系统的仿真。 衍射、相干效应的仿真与分析----时间、空间相干性的分析，以及干涉仪的建模与分析。 光的偏振效应的建模与分析：光源的全局、局部偏振性和不同的偏振态的定义，偏振性示意图介绍，相位延迟和偏振器的建模与分析。 光学传递函数的定义。 常见光学系统建模与分析：混合双焦点透镜、衍射透镜、菲涅尔透镜、聚焦、同心圆环光斑、粗糙面的散射、双折射等光学系统建模与分析、超短脉冲的在色散元件中的传播、超短脉冲聚焦、超短脉冲整形 对系统的以下光场质量可以进行评测：光场的相位、振幅、偏振、像差的分析，计算PSF、MTF。 7.VirtualLab光栅工具箱应用----2D、3D光栅的建模与分析 VirtualLab光栅工具箱建模与分析的特点----严格模拟与分析衍射光栅和阵列元件。 光栅工具箱的功能、操作介绍。 用stack 的概念自定义2D 和3D 光栅结构。 光栅工具箱的分析与优化功能，可以分析光栅各级次的衍射效率、评价光栅的近场，远场和光栅内部场。 光栅工具箱的二维光栅的建模与分析，包括各种表面光栅、体光栅、编程光栅结构等。 光栅工具箱的三维光栅的建模与分析。 光栅表面镀膜设计与分析。 光栅工具箱之光栅单元阵列的建模与分析。 光栅及光栅系统的优化。 VirtualLab与利用有限元方法进行光栅模拟的JCMsuit软件的接口 8.VirtualLab衍射工具箱应用----衍射元件设计专家 衍射工具箱的主要功能：分束器、整形器、扩散器的设计、分析与优化。 介绍衍射分束系统的典型应用与设置。 介绍衍射元件设计时主要采用的ITA优化算法。 用session编辑器建立规则、任意光束阵列。 衍射光束整形器简介：介绍衍射光斑整形系统的应用，典型设置和物理概念。 介绍折射光束整形器的优化设置：用迭代傅里叶变换算法优化折射光束整形元件，用参数优化方法优化折射光束整形元件。 衍射 扩散器简介：介绍衍射扩散器的系统的应用（Top Hats、线型和任意的2D 的光模式设计），典型设置和物理概念。 衍射扩散器系统的优化：IFTA算法优化衍射扩散系统。 LED和准分子激光器的均匀化设计：仿真微透镜阵列的均匀系统；析均匀系统的衍射扩散；化衍射扩散实现部分相干光的均匀化。 介绍常用的衍射元件设计案例：优化衍射1:5 的光束分束；相位掩膜板的设计；计算全息；平顶和线性光斑的整形设计。 9.VirtualLab激光谐振腔工具箱 VirtualLab激光谐振腔工具箱的主要功能：谐振腔本征值和征模（包含低阶模、高阶模）分析。 分析稳定和非稳定的谐振腔。 还可以对激光系统里的参数进行分析和设计：偏振效应，模拟光阑和微结构的衍射效应，公差分析，使用微结构反射镜进行基模整形。 模拟GRIN 元件。 使用微结构反射镜进行基模整形。 评价激光光束系统里的光束质量。 支持LASCAD激光器设计文件的导入。 支持对有源谐振腔的波长进行设置。 采用BPM算法模拟增益介质的饱和效应 采用激光速率方程模拟激光器的输出功率 10.VirtualLab的照明工具箱应用 照明工具箱的主要功能简介：光栅单元阵列对于光折转的设计与分析。 光栅单元阵列设计来设计实现对LED的光整形与均匀化。 照明工具箱常用的一些功能简介：对于LED辐射的整形和均匀化，产生光标和光图样，包括衍射，干涉和部分相干效应。 设计好的模型支持CSV 和GDSII 形式的数据输出。 本次课程新增内容： VirtualLab中如何模拟倾斜和偏移的元件 VirtualLab中超短脉冲聚焦、整形、在色散元件中的传输以及显示功能功能的增强 VirtualLab与利用有限元方法进行光栅模拟的JCMsuit软件的接口 VirtualLab模拟谐振腔中增益介质饱和效应以及输出功率的能力 课程安排：  课程时间：2013年7月18日（四）-21日（日）AM 9:00-PM 4:00 课程地点：上海市徐汇区中漕路111号1号楼403室讯技光电会议中心 课程费用：4000元/人（包含课程学费、材料费、开票税金及午餐费用） (报名缴费截止日期为开课前1周) 备注： 1. 本次课程人数限定20人，报名联络方式如下： 电话：021-64860708（上海）、027-87106990（武汉） 转 课程小组 传真：021-64860709（上海）、027-87106806（武汉） Email：course@infotek.com.cn 2. 如确认报名，请于讯技首页下载课程报名表，并以传真或邮件的形式发至讯技课程小组。 3. 在客服人员与您确认信息无误后，客户需将课程费用汇款至讯技账户。 户名：讯技光电科技(上海)有限公司； 银行名称：中国工商银行上海市习勤路支行； 银行帐号：1001-2281-0901-6237-775 汇款完成后，请在汇款凭证上注明课程名称、日期与报名人员后传真至021-64860709（上海）或027-87106806（武汉）或Email至course@infotek.com.cn 4. 课程采用小班授课模式，并通过理论联系实际的方式为学员讲解，本次课程报名截止日期为开课前1周，如有兴趣建议您尽早报名。 5. 学员需自备有管理员权限的电脑，讯技光电提供上课用的软件，不能携带者请提前通知讯技课程小组，便于提前做好安排。 6. 报名费用中包含课程学费、材料费、开票税金及午餐费用，其他费用学员自理。 7. 培训成绩合格将授予讯技证书。 8. 学员采购配套书籍享受五折优惠。 9. 讯技对本次课程有异动权及最终解释权。 分享到：
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